POLİESTER (PES)
Sentetik elyaflar, doğal kaynaklı olmayıp kimyasal bileşiklerden üretilmiş
elyaflardır. Bunlar kimyasal elementler ve bileşiklerden oluşturulan polimerlerden
üretilirler. Polyester tekstilde en fazla kullanılan ve önemli bir yeri olan sentetik
elyaflardandır. Petrolün bir yan ürünü olan polietilenteraftalat’tan, eriyikten elyaf
çekme yöntemi ile üretilen sentetik elyaftır.
Eriyik haline getirilen elyaf hammaddesi hava ile temas etmeden düzelere
pompalanır ve elyaf çekimi gerçekleşir. Düzeden çıkan filament halindeki elyaf
sertleştirilir, gerdirilir. Daha sonra tekstüre edilir ve bobinlere sarılır. Filament elyaf
istenilen boylarda kesilerek, kesikli hale getirilir ve kesik elyaf iplikçiliğinde % 100 Pes
olarak veya diğer elyaflarla (pamuk, viskon, akrilik v.b.) harmanlanarak iplik üretimi
gerçekleştirilir.
Bugün polyester lifi birçok ülkede üretilmektedir. Bunlar önce İngiltere’de
‘Terylene’, sonra ABD de ‘Dacron’ diye adlandırılmıştır. Diğer ülkelerde üretime geçen
firmalar da bu lifleri ayrı ayrı ticari adlarla piyasaya sürmüşlerdir. Türkiye’de ‘perilen’
gibi adların piyasada bulunan polyester liflerine verilmiş olduğu bilinmektedir.
Bununla beraber bu adlardan herhangi birinin ne üreticilerin tümü, ne de tüketicilerin
tümü tarafından benimsenmiş olduğu ileri sürülemez. Yukarıda belirtilen polyester
adları daha çok belli üretim bölgelerinde, belli merkezlerce tanınmışlardır. Bu durum
polyester grubunda yer alan liflerin geniş anlamlı olarak adlandırılmasını
gerektirmiştir. Bunun üzerine ABD Federal Ticaret Komisyonunun önerisi
benimsenerek bunların ‘Polyester Lifleri’ diye adlandırılması uygun görülmüştür.
Bir asitle bir alkolün meydana getirdiği bileşiklere ester adı verilir. Polyester
kelimesi, genel olarak bir dialkol ile bir dikarboksilli asitin polikondenzasyonu ile
oluşan uzun zincirli polimerlere verilen addır. Bu zincirde ester (-CO —0-) grubu çok
sayıda tekrarlanır. Tekstilde kullanılabilen polimerlerin elde edilmesi için aromatik
yapıda bileşenler seçilir. Bu bileşenlere göre farklı yapıda polyesterler elde edilir.
Günümüzde tekstil alanında kullanılan üç ayrı türde polyester bulunmaktadır.
1. PET (polietilen — teraftalat) lifleri
2. PCDT (poli — siklohegzilen — dimetilen — teraftalat) lifleri
3. PET polyesterlerinin modifiye edilmesi ile elde edilen modifiye polyester lifleri
Polietilen Teraftalat (Pet Polyester) Lifleri
Kimyasal adı polietilen teraftalat olan PET polyesteri, Whinfield ve Dickson
tarafından keşfedilmiş olup, ilk defa 1941 yılında ticari ölçüde üretilmiştir. Etilen
glikolun teraftalik asit dimetil esteri ile kondenzasyonundan elde edilir. Kullanılan
hammaddeler taş kömürü katranından veya petrolden üretilir. Başlangıç
maddelerindeki bu farka göre iki ayrı yöntem uygulanır.
1. Başlangıç maddesi olarak etilen giikol ve dimetil teraftalat alınır. Bu iki bileşen
büyük bir kazana konur ve ısıtılmaya başlanır. Sıcaklığın 210 °C ye ulaştığı bu ilk aşamada bir katalizör etkisi ile ester değişimi olur. Bu arada buharlaşan metil alkol bir
soğutucu yardımıyla yoğunlaştırılarak toplanır. Yeniden kullanılabilecek hale getirilir.
İkinci aşamada, asıl madde ikinci bir kazana aktarılır ve 270- 280°C’ye kadar ısıtılır.
Bir katalizör eşliğinde bir kaç saat süren reaksiyon sonunda polikondenzasyon
tamamlanmış olur. Sonuçta polyester polimeri açık renkli makromoleküller halinde
oluşur. Bu madde şeritler veya çubuklar halinde soğutulur ve 4*4 mm’lik cipsler
halinde parçalanır. Kurutulur ve çekime hazır halde depolanır.
nCH3COO-&-COOCH3 + nOH(CH2)20H —--------
(Dimetil Teraftalat) (Etilen Giikol)
CH3O(-O (CH2)20. OC- & -CO-)n + (2n-1)CH3OH
(PET) (Metil Alkol)
Polikondenzasyonun bir özelliği olan polimer yanında küçük moleküllü yan ürünlerin
açığa çıkmasıdır. Bu reaksiyonda da metil alkol açığa çıkması söz konusudur.
Bu yöntemle elde edilen PET, İngiltere’de üretilmekte ve ‘Terylen’ ticari adıyla
piyasaya sürülmektedir.
2. Başlangıç maddesi olarak etilen glikol ve teraftalik asit alınır. İşlem akışı birinci
maddedekiyle aynıdır. Bu yönteme göre elde edilen PET ürünü yanında diğer
yöntemden farklı olarak su açığa çıkar. Bu ürün Amerika’da ‘Dacron’ ticari adıyla
üretilmektedir.
Bu iki kondenzasyon işleminin yürütüldüğü sırada bazı konuları önemle göz
önünde bulundurmak gereklidir. Bunlardan en önemlisi bu işlem sonucunda açığa
çıkan yan ürünlerinin polyester maddesinden uzaklaştırılması gerektiğidir. Aksi
takdirde ester bağlarının bir kısmı kopar ve makromoleküller küçülmüş olur. Ayrıca bu
işlemlerin uygulandığı süre boyunca bozunma reaksiyonu olabileceği için bu
maddenin su ve hava ile temasının olmaması gerekir. Bunlara ilave olarak birde, bu
yöntemlerle kullanılan bileşenlerin çok saf olması gerekmektedir. Aksi halde
polimerleşme istenilen yönde ilerlemez. Bu nedenle gerek etilen giikolün gerekse
dimetil teraftalat veya teraftalik asitin saflaştırılması gerekir. Ancak dimetil teraftalat,
teraftalik asite göre daha kolay saflaştırıldığı için 1. Yönteme göre PET üretimi daha
yaygındır.
Ayrıca polyester lif üretiminde bu iki prosesten hangisinin kullanılacağı
ekonomik tercihlere bağlı olarak değişir.
Lif Üretimi
Filament çekimi poliamid liflerinde olduğu gibi yumuşak çekim metodu ile
yapılır. PET yaklaşık 260 °C de erir. Cips halinde üretilmiş olan hammaddeden lif
çekilebilmesi için bunun yumuşatılması gerekir. Ancak lif çekimi süresince polimer maddenin hava ile teması önlenmelidir. Bu sağlandıktan sonra erimiş madde
pompalanarak düzelere gönderilir. Düzeden çıkan filamentler sertleşir ve bobinlere
sarılmadan önce gerdirilip çekilir. Bu uzatma işlemi genellikle yüksek sıcaklıkta
uygulanır. Böylece üniform filamentler elde edilir.
Polyester lifleri filament halinde kullanılacak ise, doğrudan bobinlere sarılır.
Stapel halde kullanılacaksa, çok sayıda biraraya getirilerek kablo yapılır ve gerdirilerek
çekilir. Mekanik usullerle kıvrım verilir ve istenilen uzunlukta stapel lifleri halinde
kesilir.
1. Polyester Liflerinin Fiziksel Özellikleri
Polyester pürüzsüz bir yüzeye ve yuvarlak bir kesite sahiptir. İstenildiği
takdirde farklı kesitlerde de üretilebilir. Orta ağırlıklı, uzun ömürlü ve esnek bir
elyaftır. Enine kesitleri genellikle yuvarlaktır. Üst yüzeyleri pürüzsüz olup cam çubuğa
benzer. Mikroskop altında renkleri, pigment içerdiğinden lekeli ve benekli görünürler.
Poliester liflerinin yoğunluğu, bazı yapay ve doğal liflerle kıyaslandığında
oldukça yüksektir(1,36-1,45 g/cm3). Bu değer polimerdeki kristalin alanların oranı ile
değişir. Kristalin bölge oranı fazla olan liflerde daha yüksek, az olan liflerde ise daha
düşüktür. Mukavemetleri üretim şekillerine bağlı olarak değişir. Genellikle 3.5-7
g/denye arasındadır. Aşınma mukavemeti çok iyidir ancak naylonunkinden daha iyi
değildir.
Kristalin bölge oranının yüksekliği ve polar yapısından dolayı, nem çekme
özelliği azdır. Su molekülleri ancak, bir moleküler film tabakası şeklinde lif yüzeyinde
tutunabilirler. Oda sıcaklığında ve standart koşullarda en fazla %0.4 nem absorblar.
Tamamiyle hidrofobik karakterde olması sebebiyle, ıslandığında dayanıklılıkta azalma
görülmez. Çünkü kristal yapısı, su moleküllerinin etkisini önler. Lifin hidrofobik yapısı,
onun yağlar ve yağlı kirlere karşı da ilgisini arttırır. Poliesterin ayrıca statik
elektriklenme özelliği de olduğundan, havadaki yağlı kirleri çeker ve çok çabuk
kirlenir. Bu niteliği yıkamada problemler yaratır.
Termoplastik bir elyaftır yani ısı ile şekillendirilebilir, termofikse olma
kabiliyeti fevkaladedir. Bu yüzden çok iyi tekstüre olur. Buruşmaya karşı direnci çok
iyidir formunu korur. En iyi rezilyansa sahip elyaftır. 100 ºC ‘nin üzerindeki
sıcaklıklarda büzülme gösterir. Ütüleme sıcaklığı 135-140 ºC olmalıdır. Erime noktası
260ºC’dir. 150ºC’de renklerinde bozulma olur. 200ºC’de uzun süre bekletildiklerinde
mukavemetlerinde düşme olur. Termofiksaj sıcaklığı 180-220 ºC ‘dir. Genelde
polyester elyafının eriyen kısımlarında boncuklanma (pilling) görülür. Hemen hemen
bütünüyle hidrofobiktir (suyu sevmez), nem alma değeri %0.4’tür, tutumu gevrektir.
Leke ve kirlerin temizlenmesi için, su ve deterjanın elyaf içine nüfuz etmesi zordur.
Statik elektriklenme ve pilling elyafın en önemli problemidir.
2. Polyester Elyafının Kimyasal Özellikleri
Camlaşma noktası (yapısındaki bağların kırılma noktası), 80-90°C, yumuşama
bölgesi 230°C, erime noktası 260°C’dir. Kimyasal maddelere karşı dayanımı iyidir.
Normal koşullar altında kuvvetli anorganik asitlere karşı büyük bir dayanıklılık gösterir. Ancak %30’u aşan konsantrasyonlarda ve yüksek sıcaklıklarda tümüyle
parçalanabilmektedir. Zayıf ve orta kuvvetteki organik asitler elyafa pek zarar
vermediğinden, terbiye işlemlerinde asetik asit, formik asit gibi organik asitler
rahatlıkla kullanılabilir.
Polyester makromoleküllerindeki, dispersiyon çekim kuvvetleri ve hidrojen
bağları nedeniyle, sıkı bir moleküler üstü yapıya sahip olduğundan bazlara karşı da
dayanıklı bir elyaftır. Ancak bu dayanıklılığı yoğun anorganik bazlara karşı sınırlıdır.
Kuvvetli bazlar (sudkostik), polyesteri dıştan itibaren sabunlaştırarak parçalamaya
başlayarak ağırlık kaybına neden olurlar ki, terbiye işletmelerinde "inceltme" olarak
bilinen işlemin temelinde bu etkileşim yatar. Elyaf yüzeyi pürüzlü bir görünüm alır,
yumuşak ve dökümlü bir tutum kazanır, buruşma özelliği azalır, daha hidrofil bir
yapıya sahip olur (suyu bünyesine daha çok çeker), boyarmadde alma özellikleri artar
yani daha koyu boyanır ve boyaması kolaylaşır. "Çin ipeği" olarak bilinen polyester
kumaşlar da bu yöntemle elde edilir.
Polyester elyafı oldukça temiz ve beyaz elyaftır. Beyazlık derecelerinin yüksek
olması istendiğinde, ağartma veya optik beyazlatma yapılabilir. Pratikte; polyesterde
ağartma nadir yapılan bir işlem olmakla birlikte, optik beyazlatıcı kullanımı yaygındır.
En fazla kullanılan ağartma maddesi, elde edilen sonuçların tatminkarlığı açısından
sodyumklorittir. Hidrojen peroksit, hipoklorit ağartması elyafa zarar vermemesine ve
uygulanan yöntemler olmasına rağmen sodyumkloritle elde edilen beyazlık daha
fazladır.
2.1. Asitlerin Polyester Liflerine Etkisi
Poliester elyafı normal koşullar altında kuvvetli anorganik asitlere karşı bile
büyük bir dayanıklılık gösterir. Ancak %30’u aşan konsantrasyonlarda ve yüksek
temperatürlerde tümüyle parçalanabilmektedir. Asidin anyonu büyük ise elyaf
içerisine nüfuz edemeyerek, elyaf yüzeyini etkilemeye başlamaktadır(örneğin, sülfürik
asit). Anyon küçük ise elyaf içerisine nüfuz ederek, hidroklorik asit ve nitrik asit gibi
daha seri ve daha fazla zarar vermektedir. Zayıf ve orta kuvvetteki organik asitler
poliester elyafına pek zarar vermediğinden, bunların terbiyesinde asetik asit, formik
asit gibi organik asitler rahatlıkla kullanılabilir. Asit ve alkalilere karşı kodel liflerinin
dayanıklılığı diğer polyester liflerinden daha iyidir.
2.2. Bazların (Alkalilerin) Polyester Liflerine Etkisi
Polyester makromoleküllerinde benzen halkalarından kaynaklanan dispersiyon
çekim kuvvetleri ve H köprüleri nedeniyle, sıkı bir moleküler üstü yapıya sahip
olduğundan (bazlara dayanıksız ester bağları içermelerine rağmen) bazlara karşı da
dayanıklı bir elyaftır. Ancak bu dayanım yoğun anorganik bazlara karşı sınırlıdır.
Kuvvetli bazlar, polyesteri dıştan itibaren sabunlaştırarak parçalamaya başlarlar ki,
alkalizasyon terbiye işleminin temelinde bu etkileşim yatar. Elyafta ağırlık kaybı
oluşur, elyaf yüzeyi pürüzlü bir görünüm alır, tutum yumuşar, buruşma özelliği azalır,
ipeğimsi bir hal alır. Bazların poliestere etkisi; bazın konsantrasyonu, sıcaklık ve
süreye bağlı olarak değişir. Bu parametreden ikisi yüksek iken, biri mutlaka düşük
tutulmalıdır. Bu da pamuk/poliester karışımlarının önterbiyesinde önem taşımaktadır. Bu durum orta kuvvetteki alkaliler içinde aynıdır (soda-amonyak gibi) Amonyak
elyafında ağırlık kaybına yol açmaz iken, elyaf dayanımını azaltır.
2.3. Yükseltgen Ve İndirgen Maddelerin Polyester Liflerine Etkisi
Poliester sodyumklorit, hipoldorit, hidrojenperoksit gibi yükseltgen maddelere
ve sodyumditionit, sodyumbisülfıt gibi indirgen maddelere karşı yüksek bir dayanıma
sahiptir.
2.4. Organik Çözücülerin Polyester Liflerine Etkisi
Polyester organik çözgenlerin büyük bir kısmına da oldukça dayanıklıdır.
Benzen, perkloretilen, karbontetraklorür, trildoretilen gibi maddeler elyafı kolay kolay
etkilemezlerken, o-diklorbenzen, dimetiiformamid, benzilalkol, nitrobenzen, m-krosel,
dimetiltereftalat, tetrakloretan belirli koşullarda polyesteri tamamen çözmektedir. Bazı
bileşiklerin sulu çözeltileri ise elyafı şişirici yönde etkilemekte, bu özellik elyafın
boyanmasında önemli bir role sahip olmaktadır.
2.5. Suyun Polyester Liflerine Etkisi
Poliester oldukça hidrofob bir özelliğe sahiptir. İçerdikleri nem %100 bağıl
nemi olan bir ortamda bile %11’ i geçemez. Normal koşullarda %0. 4 higroskopik
nem içerir. Poliester elyafı, sıkı elyaf yapısı özelliği ve hidrofobluğu ile sıcak ve soğuk
sudan kolay etkilenmemektedir. Ancak, yüksek sıcaklıkta kaynar su ve su buharı uzun
süre etki ettirildiğinde, süre ve sıcaklığa bağlı olarak ester bağlarının hidrolizi artar.
200°C’nin üzerinde 25 — 30 atü basınç altında tamamen depolimerize olarak,
başlangıç monomeri olan teraftalik aside dönüşür.
2.6. Sıcaklığın Polyester Liflerine Etkisi
Polyester yüksek temperatürlere dayanıklı bir elyaftır. Ancak 200°C’ nin
üzerindeki sıcaklıklarda yüksek basınç altında uzun süre muamelede zarar görür.
200°C’de üç gün bekletilen elyafta, başlangıç dayanımının %25’i mertebesinde kayıp
görülür. Soğukta elyafın dayanımları artar. Açık hava koşulları ve ışığa karşı
dayanımları çok iyidir. Işıkta uzunca bir süre kalan polyester elyafının kopma
dayanımlarında düşme olmakla birlikte, başlangıç dayanımları pamuk, poliamid,
poliakrilonitril gibi elyaftan çok daha yüksek olduğu için, perde, güneşlik yapımında
en ideal liftir.
3. Polyester Elyafın Termofiksajı (Fiksaj)
Termofiksaj, iplik üretimi ve germe esnasında elyafın kazandığı iç gerilimleri
gidermek amacıyla, mevcut köprü bağlarını koparıp, yeni şekle uygun olarak tekrar
oluşturma esasına dayanır.
Fiksaj; özellikle elastan iplik (Likra) içeren kumaşlarda büyük önem taşır ve
kesinlikle likralı kumaşlara fiksaj yapılarak en-boy sabitlenmelidir. Fiksaj, maliyet
arttırıcı bir işlem olduğu için sadece zorunlu durumlarda yapılması tavsiye edilir. %100 polyester kumaşların fiksaj yapılması zorunlu değildir. Ancak, kırık yapma
tehlikesi bulunan gramajlı polyester mamüllerde fiksaja gerek duyulabilir.
Polyesterin termofiksajı, genellikle ramda sıcak hava ile 200°C’de
gerçekleştirilir. Dokuma veya örme mamülün bu sayede enine ve boyuna ayarı da
mümkün olur. Fiksaj süresi ve sıcaklığı malzeme cinsine göre (özellikle gramaj ve
göreceği işlemlere göre) değişir. 160-180°C sıcaklıklarda yapılan fiksajla, dispers
boyarmaddeleri ile daha açık renkler elde edildiğinden, boyama öncesi fiksaj 180-
220°C’de yapılmalıdır (düşük sıcaklıklarda bağların kırılması yetersiz olacağından
boyarmaddenin lif içine girmesi de daha güç olacaktır bu da istenilmeyen boyama
sonuçlarına neden olmaktadır).
Fiksaj sonrası elyafın; çekme özelliği azalır, şekil stabilitesi sağlanır, elastikiyeti
azalır, daha fazla buruşur, tutumu sertleşir. Tutumdaki sertleşme, fiksaj sıcaklığı ve
süresine bağlı olarak artar.wikipedia.org
